AT520797B1 - PKW mit Mitteln zur Verringerung der Verletzungsschwere beim Oberbeinaufprall - Google Patents

Abstract

Ein PKW, bei dem die obere Fahrzeugvorderkante durch ein Außenblech (1) und ein Innenblech (3), welche durch zumindest ein Versteifungselement (5) miteinander verbunden sind, weist erfindungsgemäß eine aufblasbare Struktur (6) auf, um das Versteifungselement (5) zu deformieren und/oder zum Ablösen des Versteifungselements (5) vom Außenblech (1) oder vom Innenblech (3). Durch das Deformieren bzw. Ablösen vom Innenblech (3) wird die Struktur, die die Fahrzeugvorderkante stützt, geschwächt, und im Falle eines Fußgängerunfalls wird die Schwere der Oberschenkelbelastung gemindert.

Description

österreichisches patentamt

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen PKW, bei dem die obere Fahrzeugvorderkante durch ein Außenblech und ein Innenblech gebildet ist, welche durch zumindest ein Versteifungselement, das ein separater Bauteil ist, miteinander verbunden sind.

[0002] Während in der Vergangenheit der Focus der automobilen Sicherheitssysteme auf der Sicherheit der Insassen lag, bekommt der Schutz der anderen Verkehrsteilnehmer immer mehr an Bedeutung. Aktive Motorhauben, die bei Kollision mit einem Fußgänger angestellt werden und dadurch zusätzlichen Deformationsraum für den Kopfaufprall bieten, gehören in der automobilen Oberklasse bereits zum Standard. Auch für Unterfahren und Schutz des Lower Leg werden aktive Lösungen angeboten.

[0003] Aus WO 01/98118 A2 ist bekannt, eine aufblasbare Struktur 30 zwischen Innenblech und Außenblech einer Motorhaube im Bereich vor der Windschutzscheibe anzuordnen, um das Außenblech anzuheben und somit Deformationsraum für den Kopfaufprall zu schaffen (Fig. 1 bis 3B). Ebenso ist aus dieser Schrift bekannt (Fig. 6A bis 7B), den gesamten Raum zwischen Innenblech und Außenblech mit Druck zu beaufschlagen. Für die notwendige Deformation des Innenblechs ist dieses randseitig durch eine zieharmonikaartige Faltung geschwächt. Zur Ausbildung einer Fahrzeugvorderkante wäre solch eine Konstruktion zu wenig stabil.

[0004] Auch gemäß US 2017/232926 A1 und DE 10061510 A1 wird das Außenblech der Motorhaube insgesamt gegenüber dem Innenblech angehoben, wobei sich aber ein Expansionselement zwischen Innen- und Außenblech befindet und die Verbindung zwischen Innenblech und Außenblech vollständig gelöst wird.

[0005] Gemäß EP 1364846 A2 sind Außenblech und Innenblech der Motorhaube vorne durch ein Scharnier verbunden, und das Außenblech wird durch eine Schwenkbewegung um das Scharnier angehoben, sodass der geschaffene Freiraum in Richtung Windschutzscheibe zunimmt.

[0006] Bei allen vier Schriften geht es um den Kopfaufprall. Dies gilt auch für die Fig. 6A und 6B der WO 00/50270, wo das Innenblech und das Außenblech der Motorhaube im mittleren Bereich durch Druck getrennt werden, aber am Rand miteinander verbunden bleiben. Für den Kopfaufprall gibt es also zahlreiche Lösungen.

[0007] Problematisch sind Fahrzeuge, die aus Designgründen eine markante Vorderkante der Motorhaube besitzen. In der Literatur wird dieser Bereich oft als Bonnet Leading Edge bezeichnet, was aber nicht bedeuten soll, dass sich die Motorhaube bis zur Fahrzeugvorderkante erstrecken muss. Je nach Design, z.B. bei sogenannten umgreifenden Hauben, befinden sich die obere Fahrzeugvorderkante und damit der Bereich des Oberbein-Anpralls auf der Motorhaube. Bei der Mehrzahl der Fahrzeuge ist die Teilung zwischen Karosserie und Motorhaube aber weiter in Richtung Insassenraum verschoben, und der Bereich des Anpralles des Oberbeins liegt auf dem Frontend des Fahrzeugs.

[0008] Es gibt bereits verschiedene Überlegungen, in diesem Bereich, der im EURO-NCAP mit bis zu 6 Punkten zur Bewertung beiträgt, eine deutliche Erhöhung der Schutzwirkung beim Fußgängeraufprall zu erzielen.

[0009] Grundgedanke dabei ist, bei Anprall eines Fußgängers die Fahrzeugfront derart zu modifizieren, dass schwere Verletzungen vermieden werden. Außen liegende expandierbare Strukturen, wie beispielsweise in der DE 102012007814 A1 von Daimler gezeigt, kommen für die Modifikation der Aufprallfläche in Frage, werden aus Designgründen aber nicht eingesetzt. Die Verwendung von Modulen mit Öffnungsklappen an der Fahrzeugaußenseite (Window Bag Land Rover) ähnlich den Hardcover-Modulen von Airbags bleibt aus demselben Grund auf Sonderanwendungen beschränkt.

[0010] Die Integration einer expandierbaren Struktur in die Außenhaut des Fahrzeugs (DE 19615744 C1 von Daimler) ist in der Praxis ebenfalls schwer umsetzbar, weil die Dichtheit des

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Systems im Gesamtbauteil geprüft werden muss und die Pyrotechnik erst nach der Lackierung eingebracht werden kann, da sie den beim Lackierprozess vorherrschenden Temperaturen nicht standhält.

[0011] Aufblasbare Strukturen unter der Motorhaube, wie in der DE 102004024405 A1 von TRW dargestellt, verfolgen als Wirkprinzip die Schaffung von Deformationsraum über bauraumbedingten Engstellen unter der Motorhaube. Die Wirkweise beruht auf einer erhöhten Energieaufnahmefähigkeit in den geschüzten Bereichen, die zwar für den Kopfaufprall wichtig ist, zur Schutzwirkung gegen Upper-Leg Verletzungen aber nichts beiträgt.

[0012] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine einfache und kostengünstige Lösung zur Verbesserung des Fußgängerschutzes zu schaffen, die von außen nicht sichtbar ist.

[0013] Diese Aufgabe wird durch einen PKW der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Verringerung der Verletzungsschwere beim Oberbeinaufprall eine aufblasbare Struktur zum Deformieren des Versteifungselements bzw. der Versteifungselemente und/oder zum Lösen des Versteifungselements bzw. der Versteifungselemente vom Außenblech oder vom Innenblech vorgesehen ist.

[0014] Eine schlauchähnliche aufblasbare Struktur wird im Frontend Bereich nahe der Fahrzeugvorderkante zwischen Außenblech und Innenblech verbaut und führt bei Aufblasen der Struktur zu einer Strukturschwächung in diesem Bereich und damit zu einer größeren Nachgiebigkeit, wodurch die Belastung des Oberbeins abgesenkt wird. Die Schwächung der Struktur erfolgt durch Verbiegen oder Wegdrücken des Versteifungselements beziehungsweise durch das Lösen dessen Verankerungen. Die aufblasbare Struktur tritt bei diesem Prinzip nicht notwendigerweise in den Kraftpfad des Beinaufpralls, zumeist ist es günstiger, wenn sie außerhalb des Kraftflusses positioniert ist. Solcherart wird die Verletzungsschwere beim Beinaufprall am stärksten reduziert. Die aufblasbare Struktur kann nach Schwächung der Fahrzeugstruktur auch zumindest teilweise aus dem Bereich der Deformation beim Beinaufprall ausweichen.

[0015] Wenn das Versteifungselement deformiert werden soll ist es zweckmäßig, wenn das Versteifungselement doppellagig ausgebildet ist und einen ebenen Bereich aufweist und sich die aufblasbare Struktur im ebenen Bereich zwischen diesen beiden Lagen befindet, sodass bei Aktivierung beide Lagen deformiert und auseinandergedrückt werden. Ein Blech kann bekanntlich die größten Kräfte aufnehmen, wenn es eben ist und die Richtung der Kraft parallel zur Ebene liegt. Wenn sich nun zwischen den beiden Lagen des Blechs eine aufblasbare Struktur entfaltet, werden die beiden zuvor ebenen Bleche insgesamt eine ellipsenähnliche Form einnehmen, sodass sie nur noch deutlich geringere Kräfte aufnehmen können, d.h. wesentlich leichter deformierbar sind.

[0016] Wenn die Verbindung des Versteifungselements gelöst werden soll, dann ist es zweckmäßig, wenn die aufblasbare Struktur zwischen dem Innenblech und dem Versteifungselement angeordnet ist. Wenn es nur um die Lösung der Verbindung des Versteifungselements geht, ist eine Anordnung zwischen dem Außenblech und dem Versteifungselement weniger günstig, weil dort die aufblasbare Struktur selbst einer Deformation des Außenblechs entgegenwirken könnte.

[0017] Es kann allerdings auch günstig sein, wenn die aufblasbare Struktur innen an das Außenblech anschließt, sodass bei Aktivierung auch eine Umformung der Außenhaut erfolgt. Dadurch kann nämlich die Ausprägung der führenden Kante der Karosserie durch die Aktivierung der aufblasbaren Struktur reduziert werden und somit die Kontaktfläche zum Oberbein beim Aufprall durch Verrundung der Außenhaut vergrößert werden.

[0018] In dieser Ausführungsform schwächt die aufblasbare Struktur nicht nur einen Bereich der Fahrzeugvorderkante, sondern nimmt auch auf deren Gestalt Einfluss. Dies ist vorteilhaft, wenn ein Fahrzeug eine besonders ausgeprägte Fahrzeugvorderkante besitzt. In diesem Fall kann durch das Aufblasen der Struktur die Außenhaut verformt, d.h. verrundet werden, und somit die Auflagefläche des Oberbeins vergrößert und die Biegebelastung verkleinert werden.

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AT 520 797 B1 2019-11-15 österreichisches patentamt [0019] Die aufblasbare Struktur ist bevorzugt in Form eines aufblasbaren Schlauchs ausgebildet. Für das Material des Schlauchs wird bevorzugt ein gewebearmiertes Elastomer verwendet, es kann sich z.B. um einen gewebeverstärkten Gummischlauch oder aber auch um eine Struktur ähnlich eines sogenannten Bigbags aus Polyethylen handeln. Die Abstützung des Schlauchs erfolgt am Innenblech bzw. an innenliegenden Strukturbauteilen, z.B. dem Schlossquerträger.

[0020] Zum Aufblasen der aufblasbaren Struktur wird vorzugsweise zumindest ein Gasgenerator verwendet, der sich bevorzugt in der aufblasbaren Struktur befindet. Besonders vorteilhaft besitzt der Gasgenerator ein Gehäuse (eine Hülle), die bei der Auslösung zersprengt wird und somit keinen harten Punkt in der aufblasbaren Struktur bildet.

[0021] Dadurch, dass erfindungsgemäß eine zusätzliche aufblasbare Struktur vorgesehen ist, ergibt sich die Möglichkeit, dass bei der Herstellung die aufblasbare Struktur erst nach Lackierung der Karosserie montiert wird, sodass keine Gefahr besteht, dass beim Lackieren der Gasgenerator auslöst.

[0022] In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine aufblasbare Struktur, bei der ein Versteifungselement deformiert werden kann; in Fig. 3 und Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Versteifungselement vom Innenblech mittels einer aufblasbaren Struktur getrennt werden kann, dargestellt; Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7 und Fig. 8 stellen eine aufblasbare Struktur dar, bei der sich ein Versteifungselement vom Innenblech lösen kann und bei dem die Haubenvorderkante durch die aufblasbare Struktur abgerundet werden kann.

[0023] Fig. 1 zeigt eine aufblasbare Struktur im Ausgangszustand, wobei ein Außenblech 1 mittels eines durch zwei Verbindungsbleche 5a, 5b gebildeten Versteifungselements mit einem Innenblech 3 verbunden ist. Die Verbindungsbleche 5a, 5b sind mit einer Fixierung 4 mit dem Innenblech 3 verbunden und die Verbindungsbleche 5a, 5b sind mit einer Fixierung 7 am Außenblech 1 befestigt. Zwischen den beiden Verbindungsblechen 5a, 5b befindet sich eine aufblasbare Struktur 6, die aufgeblasen werden kann.

[0024] Fig. 2 zeigt dieselbe Struktur im aufgeblasenen Zustand. Hierbei ist die aufblasbare Struktur 6 aufgeblasen. Dadurch sind die beiden Verbindungsbleche 5a, 5b auseinander gebogen und lassen sich dementsprechend leichter verformen und sorgen dafür, dass bei einem Aufprall von einem Oberschenkel auf das Außenblech 1 geringere Kräfte wirken und somit Verletzungen verringert werden können.

[0025] In Fig. 3 ist eine aufblasbare Struktur mit einem Außenblech 1, das mit einem Versteifungselement 5 mittels einer Fixierung 7 verbunden ist, dargestellt. Das Versteifungselement 5 ist mit einer Fixierung 4 mit einem Innenblech 3 verbunden. Die aufblasbare Struktur 6 befindet sich zwischen dem Innenblech 3 und dem Versteifungselement 5. Das Außenblech weist eine markante Kante 2 auf, die durch das Versteifungselement 5 am Innenblech abgestützt ist.

[0026] Fig. 4 zeigt dieselbe Struktur wie Fig. 3 im aktivierten Zustand. Die aufblasbare Struktur 6 hat sich ausgedehnt und hat die Fixierung 4 getrennt. Das Versteifungselement 5 und das Innenblech 3 sind nicht mehr miteinander verbunden. Dies führt dazu, dass bei einem Aufprall auf das Außenblech 1 bzw. auf die markante Kante 2 das Außenblech 1 bzw. die markante Kante 2 leichter verformbar ist. Weiters lässt sich die aufblasbare Struktur 6 in Richtung der Fahrzeuginsassen verschieben, was zu einer Verlängerung des Abbremswegs führt, sodass keine zusätzlichen Kräfte z.B. auf einen auftreffenden Oberschenkel wirken.

[0027] Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7 und Fig. 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Zuständen. In Fig. 5 ist ein Außenblech 1, das eine markante Kante 2 aufweist, über eine Fixierung 7 mit einem Versteifungselement 5 verbunden, und dieses Versteifungselement 5 ist über eine Fixierung 4 mit dem Innenblech 3 verbunden.

[0028] Weiters ist eine Abstützung 8 über eine entsprechende Fixierung 9 mit dem Außenblech 1 verbunden. Das Außenblech 1 bildet mit dem Versteifungselement 5 und der Abstützung 8 ein

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Volumen, in dem sich die aufblasbare Struktur 6 in zusammengefaltetem Zustand befindet. Die Abstützung 8 verhindert, dass die aufblasbare Struktur 6 beim Entfalten in den Zwischenraum zwischen Außenblech 1 und Innenblech 3 ausweicht.

[0029] In Fig. 6 ist die aufblasbare Struktur 6 aufgeblasen und füllt den Raum zwischen dem Außenblech 1, dem Versteifungselement 5 und der Abstützung 8 aus. Das Außenblech 1 weist keine markante Kante 2 mehr auf und ist durch die aufblasbare Struktur abgerundet worden. Für den korrekten Ablauf muss die Stabilität der Abstützung 8 und des Versteifungselements 5 sowie der Fixierungen 4, 9 größer als die zur Verformung des Außenblechs benötigte Kraft sein.

[0030] Fig. 7 zeigt dieselbe Struktur, wobei die aufblasbare Struktur 6 so weit ausgedehnt ist, dass die Fixierung 4 aufgebrochen ist.

[0031] Fig. 8 zeigt den Zustand der größten Ausdehnung der aufblasbaren Struktur an. Wegen des in Fig. 7 gezeigten Aufbruchs der Fixierung 4 dehnt sich die Vorderkante in x- Richtung des Fahrzeugs aus und nimmt mehr Platz ein. Dadurch kommt es bei einem Aufprall des Außenblechs mit einem Oberschenkel zu geringeren Kräften, da erstens die markante Kante 2 abgerundet ist, zweitens sich das Außenblech leichter bewegen lässt, da es nicht über das Versteifungselement 5 am Innenblech 3 befestigt ist, drittens die Abstützung 8 gegenüber der vordersten (abgerundeten) Kante des Außenblechs 1 nach hinten versetzt ist und viertens ist, so wie in Fig. 4 gezeigt, das aufblasbare Element frei in Richtung der Fahrzeuginsassen beweglich, sodass dieses nicht oder kaum zur Versteifung der Struktur beiträgt.

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BEZUGSZEICHENLISTE

Außenblech markante Kante

Innenblech

Fixierung des Versteifungselements mit einem Innenblech

Versteifungselement

5a, 5b Verbindungsbleche aufblasbare Struktur

Fixierung des Versteifungselements mit einem Außenblech

Abstützung

Fixierung

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Patentansprüche

Claims (10)

1. PKW, bei dem die obere Fahrzeugvorderkante durch ein Außenblech (1) und ein Innenblech (3) gebildet ist, welche durch zumindest ein Versteifungselement (5), das ein separater Bauteil ist, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verringerung der Verletzungsschwere beim Oberbeinaufprall eine aufblasbare Struktur (6) zum Deformieren des Versteifungselements (5) bzw. der Versteifungselemente und/oder zum Lösen des Versteifungselements (5) bzw. der Versteifungselemente vom Außenblech (1) oder vom Innenblech (3) vorgesehen ist.

2. PKW nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (5) doppellagig ausgebildet ist und einen ebenen Bereich aufweist und dass sich die aufblasbare Struktur (6) im ebenen Bereich zwischen diesen beiden Lagen befindet, sodass bei Aktivierung beide Lagen deformiert und auseinandergedrückt werden.

3. PKW nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufblasbare Struktur (6) zwischen dem Innenblech (3) und dem Versteifungselement (5) angeordnet ist.

4. PKW nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufblasbare Struktur (6) innen an das Außenblech (1) anschließt, sodass bei Aktivierung auch eine Umformung der Außenhaut erfolgt.

5. PKW nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aufblasbare Struktur (6) in Form eines aufblasbaren Schlauches ausgebildet ist.

6. PKW nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch aus gewebearmiertem Elastomer besteht.

7. PKW nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aufblasbare Struktur (6) durch einen Gasgenerator aufblasbar ist.

8. PKW nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Gasgenerator in der aufblasbaren Struktur (6) befindet.

9. PKW nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Gasgenerators bei Zündung zersprengt wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines PKW nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aufblasbare Struktur (6) erst nach Lackierung der Karosserie montiert wird.